13:45 〜 14:00
[PPS09-13] EMARS再解析データを用いた火星Acidalia平原におけるダストストーム発生条件の研究
キーワード：火星、ダストストーム、傾圧不安定波、熱潮汐波
火星ダストストームは局所から全球規模に及び、北半球の夏の終わり～春季(Ls=150° ~360° , 0° ~30° )に多く発生する。北半球中高緯度に位置するAcidalia平原での発生頻度が最も高く[Battalio and Wang 2021]、傾圧不安定波との関係が指摘されている。火星における傾圧不安定波は北半球中高緯度の秋～春季にかけて下層大気の力学を支配する。Hinson [2006]は火星年（MY）24では50° ~65° Nにおける東西波数(s)3の卓越とダストストーム南下の関係を示唆し、Hinson et al. [2012]は55° ~80° Nにおけるs=2及びs=3の卓越時に下層大気の南北風速が強まることを示した。一方で観測制限等から発生時の気象場の特徴は明らかになっておらず、モデルでの正確な再現も達成されていない。またダストストームの発生は地表付近に到達する太陽放射を減少させるため将来の探査活動に向けて発生予測の実現が望ましい。そのため本研究の目的は発生データベースと同期間の大気再解析データを用いてAcidalia平原 (40° ~70° N, 0° ~80° W) における発生時の総観的な気象条件を明らかにすることである。
使用データはMY24~32のMars Dust Activity Database (MDAD) [Battalio and Wang., 2021]とEnsemble Mars Atmosphere Reanalysis (EMARS)データセット[Greybush et al., 2019]である。EMARSデータセットはMars Global Surveyor搭載Thermal Emission Spectrometer とMars Reconnaissance Orbiter搭載Mars Climate Sounderによって観測された鉛直温度分布をLocal Ensemble Transform Kalman Filter法により火星全球気候モデルに同化した緯度5° ×経度6° の水平解像度の再解析データである。1火星日（ソル）以上継続したダストストームの集まりであるメンバーと、メンバーが組織化し3ソル以上継続したシーケンスに区別し、発生時と非発生時の気象場の比較を行った。
ダストストーム発生数の季節分布の結果は、Acidalia平原の解析エリア内においては北半球春季Ls=0° ~30° に最も多くメンバー（108個）が発生し、秋季Ls=180° ~210° に最も多くシーケンス（10個）が発生したことを示したため、この2つの季節に着目した。秋季におけるシーケンス発生時の1ソル平均風は非発生時に比べて北～北西の風が顕著で、春季のシーケンス発生時には特にLT=14時をピークに風速が強まった。春季Ls=0° ~30° と秋季Ls=180° ~210° の5~7 hPaの平均東西風・南北風・大気温度のスペクトル解析の結果、秋季のシーケンス発生時には傾圧不安定波による風の変動が北～西風を示した。この季節における発生したダストストームの面積は他の季節に比べて大きい傾向があり、傾圧不安定波のような数ソル周期の変動の影響を受けて面積が拡大し、シーケンスに発達していると考える。
地形と季節による風速場の影響を考慮し、解析エリア内において最もダストストームが発生した緯度15° ×経度18° （46° ∼60° N, 36° ~54° W）の局所的な領域について6つの擬似季節[Wang et al., 2023] ごとの風速を調べた。その結果、6番目の季節Ls=295° ~360° のみメンバー発生時の風速が非発生時よりも強いことがわかった。次に春季Ls=0° ~30° 、秋季Ls=180° ~210° 、冬季Ls=330° ~360° について傾圧不安定波と潮汐波の成分による発生時の東西風・南北風の変動を調べた。春季には潮汐成分によって南風が最大40 m s-1の加速に寄与することが示された。春季の発生は日周内で変動する成分による南風加速により駆動され、組織化せずにメンバーに留まるものが多いと考える。冬季は潮汐成分と傾圧不安定成分が発生時に最大約10 m s-1の西風加速に寄与することが示されたが、その強さは春季よりも小さく、さらなる解析が必要である。秋季の潮汐成分は西風加速に最大約20 m s-1、傾圧不安定波成分は概ね5 m s-1以内で様々な方角に寄与し、秋季のシーケンス発生時の北～西風は潮汐波成分により強化される可能性が示された。
謝辞：本研究はJST創発的研究支援事業「火星における天気予報の実現と水環境マップの構築」(グラント番号JPMJFR212U)の支援を受けている。
使用データはMY24~32のMars Dust Activity Database (MDAD) [Battalio and Wang., 2021]とEnsemble Mars Atmosphere Reanalysis (EMARS)データセット[Greybush et al., 2019]である。EMARSデータセットはMars Global Surveyor搭載Thermal Emission Spectrometer とMars Reconnaissance Orbiter搭載Mars Climate Sounderによって観測された鉛直温度分布をLocal Ensemble Transform Kalman Filter法により火星全球気候モデルに同化した緯度5° ×経度6° の水平解像度の再解析データである。1火星日（ソル）以上継続したダストストームの集まりであるメンバーと、メンバーが組織化し3ソル以上継続したシーケンスに区別し、発生時と非発生時の気象場の比較を行った。
ダストストーム発生数の季節分布の結果は、Acidalia平原の解析エリア内においては北半球春季Ls=0° ~30° に最も多くメンバー（108個）が発生し、秋季Ls=180° ~210° に最も多くシーケンス（10個）が発生したことを示したため、この2つの季節に着目した。秋季におけるシーケンス発生時の1ソル平均風は非発生時に比べて北～北西の風が顕著で、春季のシーケンス発生時には特にLT=14時をピークに風速が強まった。春季Ls=0° ~30° と秋季Ls=180° ~210° の5~7 hPaの平均東西風・南北風・大気温度のスペクトル解析の結果、秋季のシーケンス発生時には傾圧不安定波による風の変動が北～西風を示した。この季節における発生したダストストームの面積は他の季節に比べて大きい傾向があり、傾圧不安定波のような数ソル周期の変動の影響を受けて面積が拡大し、シーケンスに発達していると考える。
地形と季節による風速場の影響を考慮し、解析エリア内において最もダストストームが発生した緯度15° ×経度18° （46° ∼60° N, 36° ~54° W）の局所的な領域について6つの擬似季節[Wang et al., 2023] ごとの風速を調べた。その結果、6番目の季節Ls=295° ~360° のみメンバー発生時の風速が非発生時よりも強いことがわかった。次に春季Ls=0° ~30° 、秋季Ls=180° ~210° 、冬季Ls=330° ~360° について傾圧不安定波と潮汐波の成分による発生時の東西風・南北風の変動を調べた。春季には潮汐成分によって南風が最大40 m s-1の加速に寄与することが示された。春季の発生は日周内で変動する成分による南風加速により駆動され、組織化せずにメンバーに留まるものが多いと考える。冬季は潮汐成分と傾圧不安定成分が発生時に最大約10 m s-1の西風加速に寄与することが示されたが、その強さは春季よりも小さく、さらなる解析が必要である。秋季の潮汐成分は西風加速に最大約20 m s-1、傾圧不安定波成分は概ね5 m s-1以内で様々な方角に寄与し、秋季のシーケンス発生時の北～西風は潮汐波成分により強化される可能性が示された。
謝辞：本研究はJST創発的研究支援事業「火星における天気予報の実現と水環境マップの構築」(グラント番号JPMJFR212U)の支援を受けている。